認(rèn)知LED照明.

1、12021年12月10日認(rèn)知認(rèn)知LED照明照明22021年12月10日(1) LED驅(qū)動器的概述LED驅(qū)動器是指驅(qū)動LED發(fā)光或LED模塊組件正常工作的電源調(diào)整電子器件。由于LED驅(qū)動器在LED應(yīng)用產(chǎn)品上的重要性和廣泛的用戶需求，使得作為LED驅(qū)動器的核心部件的LED驅(qū)動IC成了整個技術(shù)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵元素。6.1 LED器件的驅(qū)動器件的驅(qū)動32021年12月10日(2) LED驅(qū)動器的要求驅(qū)動LED面臨著不少挑戰(zhàn)，如正向電壓會隨著溫度、電流的變化而變化，而不同個體、不同批次、不同供應(yīng)商的LED正向電壓也會有差異；另外，LED的“色點”也會隨著電流及溫度的變化而漂移。LED的排列方式及LED光源的

2、規(guī)范也決定著基本的驅(qū)動器要求。42021年12月10日總地來說，LED驅(qū)動器的要求包括以下幾個方面。 對輸出功率和效率的要求，這涉及LED正向電壓范圍、電流及LED排列方式等。 對供電電源的要求，可分為三種方式：AC-DC電源、DC-DC電源和直接采用AC電源驅(qū)動。 對功能的要求，其中包括對調(diào)光的要求、對調(diào)光方式(模擬、數(shù)字或多級)的要求、對照明控制的要求等。52021年12月10日 其他方面的要求：尺寸的大小是否適合現(xiàn)代社會的發(fā)展方向，集成化、小型化，外圍元件少而小，使其占印刷電路板面積小，以便小尺寸封裝；成本的控制、故障處理(保護特性)及是否有完善的保護電路，如低壓鎖存、過壓保護、過熱保護

3、、輸出開路或短路保護；要遵從的標(biāo)準(zhǔn)及可靠性等。除此之外還應(yīng)該有更多的考慮因素，如機械連接、安裝、維修/替換、壽命周期、物流等一些現(xiàn)實使用會考慮到的問題。62021年12月10日(3) LED驅(qū)動的分類從LED器件的發(fā)光機理可以知道，當(dāng)向LED器件施加正向電壓時，流過器件的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動就是如何使它的PN結(jié)處于正偏置，而且為了控制(調(diào)節(jié))它的發(fā)光強度，還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題。具體的驅(qū)動方法可以分為直流驅(qū)動、恒流驅(qū)動、脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動等。72021年12月10日直流驅(qū)動是最簡單的驅(qū)動方法，由電阻及與發(fā)光二極管串聯(lián)后直接連接到電源上。連接時令LED的陰極接電源的負(fù)極方向，陽

4、極接正極方向。只要保證LED處于正偏置，發(fā)光；二極管與電阻的位置是可以互換的。直流驅(qū)動時，LED的工作點由電源電壓VCC、串聯(lián)電阻及和LED器件的伏安特性共同決定。對應(yīng)于工作點的電壓、電流分別為Uf和If，改變VCC的值或R的值，可以調(diào)節(jié)If的值，從而調(diào)節(jié)LED的發(fā)光強度。直流驅(qū)動直流驅(qū)動82021年12月10日92021年12月10日這種驅(qū)動方式適合于LED器件較少、發(fā)光強度恒定的情況，例如目前有的公交車上用于固定顯示“路”字樣的顯示器上，就可以使用直流驅(qū)動。一方面它顯示的字?jǐn)?shù)很少，另一方面它的顯示內(nèi)容固定不變，因此只要在需要顯示字樣的筆畫上排列LED發(fā)光燈就行了，這樣一塊屏上大約有100只

5、管子。采用直流驅(qū)動，可以簡化電路、降低造價。直流驅(qū)動電路的電源電壓和電阻應(yīng)該仔細(xì)選擇，以便在滿足發(fā)光強度的情況下盡量節(jié)約電能。102021年12月10日在串聯(lián)情況下，有If = (VCCnUf)/R 在并聯(lián)情況下，有If = (VCCUf)/R在并聯(lián)連接時，應(yīng)該注意各個LED器件需要有自己的串聯(lián)(限流)電阻，而不要共用一個串聯(lián)電阻。因為共用同一電阻使得各個LED器件的正向電壓相同，而器件的分散性將造成在相同的正向電壓下其正向電流并不相同，導(dǎo)致各器件的發(fā)光強度不同。112021年12月10日由于LED器件的正向特性比較陡，加上器件的分散性，使得在同樣電源電壓和同樣的限流電阻的情況下，各器件的正向

6、電流并不相同，引起發(fā)光強度的差異。如果能夠?qū)ED正向電流直接進行恒流驅(qū)動，只要恒流值相同，發(fā)光強度就比較接近(同樣存在著發(fā)光強度與正向電流之間各個器件的分散性，但是這種分散性沒有伏安特性那么陡，所以影響也就小很多了)。我們知道，晶體管的輸出特性具有恒流性質(zhì)，所以可以用晶體管驅(qū)動LED。恒流驅(qū)動恒流驅(qū)動122021年12月10日可以將晶體管與LED器件串聯(lián)在一起，這時LED的正向電流就等于晶體管的集電極電流132021年12月10日如果直接使用晶體管基極電流控制其集電極電流，由于晶體管放大倍數(shù)的分散性，同樣的基極電流會產(chǎn)生不同的集電極電流，因此應(yīng)該采用基極電壓控制方式，即在發(fā)射極中串聯(lián)電阻Re

7、，這時有 Ic Ie = (UbUbe)/Re式中，Ub為外加基極電壓，Ube為基極-發(fā)射極電壓。各LED器件的正向電流在其Ub與Re相同的情況下，基本上是可以保證是一致的。此外電壓控制方式比電流控制方式更方便。142021年12月10日利用人眼的視覺惰性，采用向LED器件重復(fù)通斷供電的方法點亮LED，就是脈沖驅(qū)動方式。采用脈沖驅(qū)動方式時應(yīng)該注意兩個問題：脈沖電流幅值的確定和重復(fù)頻率的選擇。首先，要想獲得與直流驅(qū)動方式相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強度，脈沖驅(qū)動電流的平均值Ia就應(yīng)該與直流驅(qū)動的電流值相同。脈沖驅(qū)動脈沖驅(qū)動152021年12月10日其次，是脈沖重復(fù)頻率(或重復(fù)周期)的問題。通過視覺惰性的分析，已經(jīng)

8、知道脈沖重復(fù)頻率必須高于24Hz，否則就會產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。在實際應(yīng)用中，往往采用更高的頻率，例如50Hz、60Hz、120Hz，甚至高達(dá)1920Hz。選擇重復(fù)頻率時，不僅要考慮避免閃爍現(xiàn)象，有時還要考慮電路設(shè)計的方便。LED器件的上限工作頻率大約在十幾兆赫到數(shù)百兆赫范圍內(nèi)。162021年12月10日脈沖驅(qū)動的主要應(yīng)用有兩個方面：掃描驅(qū)動和占空比控制。掃描驅(qū)動的主要目的是節(jié)約驅(qū)動器，簡化電路；占空比控制的目的是調(diào)節(jié)器件的發(fā)光強度，多用于圖像顯示中的灰度級控制。實際應(yīng)用中，有時脈沖驅(qū)動僅反映在掃描驅(qū)動方面(偶爾僅反映在占空比控制方面)，而在很多情況下掃描驅(qū)動與占空比控制兩者兼而有之。采用脈沖驅(qū)動方式

9、，就需要有脈沖源。用數(shù)字電路提供脈沖源是非常方便的。172021年12月10日LED具有環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點，近年來在各行各業(yè)的應(yīng)用得以快速發(fā)展，LED的驅(qū)動電路成了產(chǎn)品應(yīng)用的一大關(guān)鍵因素。理想的LED驅(qū)動方式是采用恒壓、恒流，采用串聯(lián)方式級聯(lián)多個LED，但驅(qū)動器的成本增加。其實每種驅(qū)動方式均有優(yōu)、缺點，根據(jù)LED產(chǎn)品的要求、應(yīng)用場合，合理選用LED驅(qū)動方式，精確設(shè)計驅(qū)動電源成為關(guān)鍵。6.2 恒壓式驅(qū)動電路分析恒壓式驅(qū)動電路分析182021年12月10日根據(jù)LED電流、電壓變化特點，采用恒壓驅(qū)動LED是可行的。雖然常用的穩(wěn)壓電路存在穩(wěn)壓精度不夠和穩(wěn)流能力較差的缺點，但在某些產(chǎn)品的

10、應(yīng)用上其優(yōu)勢仍然是其他驅(qū)動方式無法取代的。電容降壓的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。6.2.1 恒壓源供電電阻限流電路分析恒壓源供電電阻限流電路分析192021年12月10日6.2.2 LED的連接形式的連接形式202021年12月10日(1) PCB基礎(chǔ)介紹PCB是Printed Circuit Board印制線路板的簡稱。通常把在絕緣材料上按預(yù)定設(shè)計制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的導(dǎo)電圖形，稱為印制電路。而在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形，稱為印制線路。這樣就把印制電路或印制線路的成品板，稱為印制線路板，亦稱為印制板或印制電路板。6.2.3 設(shè)計驅(qū)動電路設(shè)計驅(qū)動電路PCB板板212021年12月10日(2) 恒壓源驅(qū)動LED臺燈POB的設(shè)計流程在PCB的設(shè)計中，正式布線前，還要經(jīng)過很漫長的步驟，以下就是設(shè)計一個恒壓源驅(qū)動LED臺燈PCB板的